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TDS 传感器

水是生命之源，水质的好坏直接影响着我们的健康和生活。TDS 传感器作为一种便捷的水质检测工具，可以帮助我们快速了解水中的杂质含量，判断水质状况。

什么是 TDS 传感器​

TDS，全称 Total Dissolved Solids，中文译为“总溶解固体”，是指水中溶解的各种无机盐和有机物的总量，单位通常为毫克/升（mg/L）或百万分率（ppm）。

而 TDS 传感器就是用来测量水中总溶解固体含量（即 TDS 值）的电子设备。TDS 值能够反映水的洁净程度，一般来说，TDS 值越高，说明水中溶解的杂质越多，水质越不纯净。

TDS 传感器的工作原理​

TDS 传感器的工作原理基于电导率（EC，Electrical Conductivity）测量。纯净水的电导率很低，而当水中溶解了无机盐、矿物质等导电物质后，其电导率会相应升高。因此，TDS 传感器通过测量水的电导率，然后根据一定的换算关系就可以计算出 TDS 值。

在实现原理上，TDS 传感器通过在两个或多个电极之间施加电压，使带正电的离子（如钠离子，钙离子，镁离子等）向负极移动，带负电的离子（如氯离子，硫酸根离子，碳酸氢根离子等）向正极移动，从而形成电流。通过检测电流并换算，可以得到液体的 TDS 值。

我们知道，电导率是电阻率的倒数，那我们能不能用万用表代替 TDS 传感器来测量呢？答案是不可以的。因为万用表测试用的是直流电，直流电会引起离子的持续移动形成化学反应，而这些反应会对溶液造成影响，从而改变电导率。

那 TDS 传感器是如何避免这些问题的呢？实际上，它使用的是并非直流电，而是交流电，由于交流电电场方向变化速度非常快，因此不会形成电离子整体移动的效果。试想一下，在一秒钟内，带电离子在不断往复运动。从总体上讲，溶液和电极都没有变化，因此可以测量精确的电导率。

以上介绍的是电极型的 TDS 传感器，市面上大部分 TDS 传感器都是电极型的。除此之外，还有一种电感型 TDS 传感器，它采用电磁感应原理对电导率进行测量。这种传感器不直接与被测液体接触，具有较强的抗污染能力和耐腐蚀性，但仅适用于测量高电导率的液体。

TDS 传感器可以测量什么​

TDS 传感器主要用于测量水中的溶解性固体总量，包括无机盐和有机物两大类。

  • 无机盐：如钙、镁、钾、钠、氯离子等，这些物质通常来源于土壤、岩石以及水处理过程中添加的化学物质。
  • 有机物：一些可溶于水的小分子有机物也会被 TDS 传感器检测到。

但需要注意，TDS 传感器无法区分水中具体含有哪些物质，也无法判断这些物质对人体是否有害，更不能反映水中最危险的污染因子——致病微生物（如细菌、病毒、原虫等）的污染状况。TDS 只能提供一个总体的水质参考指标。

虽然 TDS 传感器可以反映水溶金属离子的情况，但不能反映有毒重金属是否超标。有毒重金属的毒性阈值一般很低，水标对其要求严格，比如我国水标规定有毒重金属的限制为砷 0.01 mg/L、镉 0.005 mg/L、六价铬 0.05 mg/L、铅 0.01 mg/L、汞 0.001 mg/L、硒 0.001 mg/L、铊 0.0001 mg/L。即使这些有毒重金属同时超标，它们加起来对 TDS 的贡献也很难超过 1 mg/L，但此时的健康风险已经非常大了。

另外，虽然 TDS 值越低，水质越纯净，但是饮用水的口感并非就越好。如果 TDS 极低，水是淡而无味的。测试数据表明，TDS 在 50-300 mg/L 时口感较好，在 300-600 mg/L 时口感最佳，在 600-900 mg/L 时口感一般，在 900-1200 mg/L 时口感较差，大于在 1200 mg/L 时多有无法接受的异味。

TDS 传感器应用场景​

TDS 传感器广泛应用于以下领域：

  • 家庭饮用水检测：用于检测饮用水、净水器出水等水质状况，评估水质是否符合饮用标准。
  • 农业灌溉：用于监测灌溉用水的盐分含量，避免土壤盐碱化，确保灌溉用水不会对作物造成不良影响。
  • 水产养殖：用于监测养殖水体的盐度，保证水质适合鱼类和水生植物健康生长。
  • 工业水处理：用于监测工业用水的纯度，保证生产过程的顺利进行。

常见的 TDS 传感器型号​

以下是一些常见的 TDS 传感器芯片型号及其特点，供参考：

  • BA012：支持双通道 TDS 检测，内置温度校正功能；支持基线校准、NTC 温度补偿，通信方式为 UART。适用于多路水质监测场景，如工业水质监测。
  • HT66F019：基于 Holtek MCU 设计，支持单/双路 TDS 和 NTC 温度测量。集成电导率-TDS 转换算法，支持 UART 或 I2C 通信。适用于净水机、水质检测设备等。
  • BM25S4021-1：双通道 TDS 检测模块，测量范围广（0~5000 ppm），内置温度传感器。支持温度补偿，出厂前已标定，适合高精度水质监测。适用于净水机、水质检测设备等。
  • TDS-37：常用于搭配 TDS 模块，支持宽范围测量（0~5000 ppm）。采用平行电极设计，测量电导率并转换为 TDS 值。适用于生活用水、水培等领域的水质检测。
  • ESK-TDS-66F019：基于 HT66F019 MCU，支持单/双路 TDS 检测和温度测量。集成电导率-TDS 转换算法，支持 UART 通信。适合水质监测设备的开发与集成。

小结​

TDS 传感器作为一种便捷、快速的水质检测工具，可以帮助我们了解水中的杂质含量，判断水质状况。然而，需要注意的是，TDS 值只是一个参考指标，不能完全代表水质的好坏。在实际应用中，还需要结合其他水质指标进行综合判断。